[发明专利]磁通切换马达的感测和健康监测

说明书

本公开利用在双凸极永磁电机中通常被视为问题的情况‑即，外部磁通泄漏‑因为在定子芯外部的传感器测量磁通泄漏并且使用所述磁通泄漏作为转子位置和/或电机健康的指示。

技术领域

本公开涉及监测转子的位置和/或监测马达健康。

背景技术

用于将电力转换为扭矩的马达用于非常广泛的应用中。马达通常包括定子和转子，转子随着位于转子中的磁体相对于定子旋转。由转子和定子产生的磁场彼此交互，其将电力转换为机械动力。

标准永磁马达具有拥有齿的定子和位于转子上或转子内的永磁体，电线圈缠绕在所述齿周围。将磁通维持在定子芯内。

其中永磁体位于定子中的双凸极永磁电机在功率密度和稳健性方面可能优于常规永磁电机，功率密度和稳健性是用于电推进和其他航空航天应用的基本特性。磁通切换电机是可以用于飞机中的双凸极永磁电机的示例。

关于这类电机的问题是它们在定子芯和外壳外部可能具有漏磁通。

为了监测和控制马达的操作以提供所需功率，有必要监测转子的位置，根据转子的位置可以确定转子速度并且还可以激励适当的绕组。存在测量转子位置的各种已知方式，诸如安装在马达内的编码器或分解器或霍尔效应传感器。US 9,722,517教导了用于确定转子位置的磁通监测器。

通常，用于感测转子位置的装置包括安装在马达内的旋转部件。这需要马达内的空间并且还增加马达的重量和部件维护的难度。

在例如飞机中，提供电推进的电机或马达需要为高效的并且具有高功率密度。因此，为了转子位置感测设备而将这些马达内的空间用完是不合需要的，尤其因为这些马达的传感器必须非常稳健，并且因此通常将比其他领域中的马达所需的传感器更大和更重。旋转部件将因为磨损而具有有限的寿命并且因此也将具有有限的可靠性。

需要具有用于可靠地确定转子位置和监测电机健康的稳健的感测机构的高功率密度电机。

发明内容

本公开利用在双凸极永磁电机中通常被视为问题的情况-即，外部磁通泄漏-因为在定子芯外部的传感器测量磁通泄漏并且使用所述磁通泄漏作为转子位置和/或电机健康的指示。

本公开因此提供了一种永磁电机组件，所述永磁电机组件包括：马达，所述马达由定子形成，所述定子具有安装在其上或集成在其中的多个永磁体；以及转子，所述转子能够相对于所述定子旋转以产生电力，其中所述组件还包括安装在所述定子外部以用于测量所述马达外部的磁通泄漏的构件和用于从所述对磁通泄漏的测量得到转子位置的构件。

本公开还提供了一种确定永磁电机中的转子的位置的方法，所述永磁电机包括：定子，所述定子具有安装在其上或集成在其中的多个永磁体；以及转子，所述转子能够相对于所述定子旋转以产生电力，所述方法包括测量所述定子外部的漏磁通并且从所述测量的漏磁通得到转子位置。

各种传感器可以用来测量漏磁通，并且这些传感器可以采用各种位置，例如在马达外壳中在定子与马达外壳之间，在外壳外部。

附图说明

现在将仅通过示例并参考附图来描述优选实施方案。

图1示出了常规永磁电机和其磁通图。

图2示出了双凸极永磁电机的磁通图。

图3示出了根据本公开的组件的示例。

图4示出了在定子芯外部感测到的电压的示例。

具体实施方式

图1示出了在常规永磁电机中磁通线10如何都容纳在定子芯1和外壳2内。这类电机及其行为是众所周知的并且此处无需进行进一步解释。